1.天津大學Nature Commun：TiO2/不銹鋼雙層膜改善Si光電極電解海水制氫光電化學分解海水是直接利用太陽能與豐富的海水資源進行制氫的技術。但是海水豐富的鹽組分導致光電極面臨非常大的挑戰。有鑒于此，天津大學鞏金龍、王拓等報道在Si光陽極上修飾不銹鋼和TiO2雙層結構，分別作為助催化劑和Si光電極的保護層，改善光電催化分解海水的性能。1）在不銹鋼的表面覆蓋摻雜Cr的NiFe-LDH層作為OER助催化劑，能夠抵抗海水中的腐蝕性離子，TiO2能夠避免Si光電極表面遭受plasma損壞。2）通過這種處理方式，TiO2層能夠有效的抵擋光電極在不銹鋼包覆過程中plasma濺射處理過程受到損傷，從而避免表面損傷。通過修飾雙層結構，Si光電極能夠避免吸附Cl，從而在電催化含Cl電解液的過程中實現167 h穩定工作。 Zhao, S., Liu, B., Li, K. et al. A silicon photoanode protected with TiO2/stainless steel bilayer stack for solar seawater splitting. Nat Commun 15, 2970 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-47389-zhttps://www.nature.com/articles/s41467-024-47389-z2.多倫多大學Nature Communications：配體修飾的納米粒子表面影響CO電還原選擇性提高CO2/CO電還原為有價值的多碳產物的動力學和選擇性是科學上的挑戰，也是對實際應用的需要。鑒于此，來自多倫多大學的Edward H. Sargent、西蒙菲莎大學的Samira Siahrostami等人研究出了一種硫醇修飾的表面配體方案，可以促進電化學CO轉化為乙酸鹽。 1) 該研究證實，通過研究了的圖像，其中硫的孤對和反應中間體的空軌道之間的親核相互作用有助于使乙酸途徑在能量上更容易獲得，并且，密度泛函理論計算和拉曼光譜分析表明，親核相互作用增加了CO（ad）的sp2雜化，促進了CO*到（CHO）*的決定步驟速率；2) 該研究表明，配體可以穩定（HOOC–CH2）*中間體，這是醋酸途徑中的一個關鍵中間體，同時，原位拉曼光譜顯示C–O、Cu–C和C–S振動頻率的變化與表面配體-中間體相互作用的圖像一致，在優化的硫醇包封Cu催化劑上可以獲得70%的法拉第效率，起始電位比參考Cu催化劑低100 mV。Shirzadi, E., Jin, Q., Zeraati, A.S. et al. Ligand-modified nanoparticle surfaces influence CO electroreduction selectivity. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47319-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-47319-z3.復旦大學Angew：在酸性或中性體系合成ZSM-5納米片如何在酸性體系合成分子篩是個比較大的挑戰。有鑒于此，復旦大學張亞紅、謝頌海等報道在較寬的pH區間（pH 4~13）內合成一系列ZSM-5分子篩納米片，合成過程無需加入其他物種。1）作者通過從ZSM-5分子篩合成體系中提取尺寸非常小并且具有短程規則排布的ZSM-5分子篩亞晶體進行重結晶的方式進行合成。作者研究分子篩次級晶體的晶化過程，揭示說明在溫和的堿性、酸性（pH<10）的非典型晶化過程，而且研究強堿性體系（pH≥10）晶化過程包括經典和非經典過程之間的結合。作者研究發現硅醇巢的結構與體系的pH有關，而不是與晶化度有關。2）研究結果說明降低硅醇巢的濃度能夠顯著提高糠醇的醚化反應。由于在酸性或者中性環境能夠合成分子篩，而且合成過程無需加入礦化試劑，這拓展了傳統分子篩的合成，而且提供了一種控制分子篩催化劑的硅醇巢含量的方法。 He Li, Jiayu Yu, Ke Du, Wanyi Li, Ling Ding, Wei Chen, Songhai Xie, Yahong Zhang, Yi Tang, Synthesis of ZSM-5 Zeolite Nanosheets with Tunable Silanol Nest Contents across an Ultra-wide pH Range and Their Catalytic Validation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202405092https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024050924.蘇黎世大學Angew：原位表征分析CoS電解水的催化活性位點 金屬硫化物是具有前景的全分解水電催化劑，但是人們對于金屬硫化物的電解水機理并不完全清楚。有鑒于此，蘇黎世大學Greta R. Patzke、Yonggui Zhao等報道使用原位XAS表征、原位Raman光譜表征技術研究低晶化L-CoS催化劑在催化全分解水過程中的結構-性能關系。1）L-CoS催化堿性HER反應原位表征結果顯示催化劑的體相Co中心位點與S原子配位，并且隨后發生動態結構重排生成金屬性S-Co-Co-S結構，這種重排生成的金屬態結構是真正的催化活性物種；在酸性HER反應過程中，L-CoS催化劑發生Co局部結構優化，在Co-S-Co的頂部發生關鍵中間體物種的吸附/脫附。2）通過進一步的原位表征，說明關鍵性的Co4+物種是OER電催化的關鍵。而且L-CoS比Co3O4或Co-LDH更容易形成這種關鍵的催化活性中間體。 Yonggui Zhao, Wenchao Wan, Rolf Erni, Long Pan, Greta R. Patzke, Operando Spectroscopic Monitoring of Metal Chalcogenides for Overall Water Splitting: New Views of Active Species and Sites, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202400048https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024000485.北京化工大學Angew：光控可切換腫瘤治療：從光動力/光熱到長效化動力治療 活性氧簇（ROS）具有顯著的生物活性，并且可以誘導細胞內氧化應激，是強有力的腫瘤治療策略。光動力治療（PDT）和化動力治療（CDT）作為產生ROS的主要手段，兩者聯合可以充分發揮各種ROS的優勢，提高腫瘤細胞殺傷能力。然而，盡管CDT產生的?OH氧化能力很強，但存在容易失活、持續產生能力不足等問題，增加了腫瘤殘余和復發的風險。鑒于此，北京化工大學尹梅貞教授和冀辰東副教授基于花菁染料的聚集體調控，構建了一種光觸發納米系統，用于光動力/光熱到長效化動力的可切換腫瘤療法。本論文的第一作者是北京化工大學魏凱博士。1）J聚集結構不僅提高了花菁分子的光動力性能，還可以有效降低分子在血液循環中的泄露，提高生物安全性。由于J聚集內的緊密分子堆積，使得銅卟啉與環境中的過氧化氫接觸能力下降，有效抑制了化動力效果。在激光照射下，Cu-PCy JNPs 表現出優異的光動力與光熱性能。與此同時，激光可快速降解花菁分子，致使J聚集解聚，從而實現長效的化動力的有序激活。2）在光照激活化動力后，可持續產生?OH長達48小時，從而誘導細胞內的氧化應激，促使細胞凋亡。最后，基于良好的腫瘤富集能力，Cu-PCy JNPs 通過光熱/光動力-化動力切換治療，成功實現了腫瘤的有效清除。該工作為安全高效的ROS腫瘤治療提供了一種新的光觸發調控策略。 Kai Wei. et al. A Light-Triggered J-Aggregation-Regulated Therapy Conversion: from Photodynamic/Photothermal Therapy to Long-Lasting Chemodynamic Therapy for Effective Tumor Ablation. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202404395https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024043956.蘇州大學JACS：新型卟啉配體與Ni協同活化CO2在光催化還原CO2領域，金屬與配體之間的協同作用對于活化CO2和得到較高的光催化還原CO2非常重要。有鑒于此，蘇州大學彭揚、楊文軍等設計一種以酸性N-H官能團特征的Ni(II) N-卟啉復合物NiNCP，其卟啉含有酸性氮原子，能夠脫附質子并且在催化反應過程中表現為陰離子狀態。1）由于NiNCP配體具有的功能位點，在CO2還原為CO的反應中實現高達217000的TON，相比而言NiTPP基本上沒有催化活性。2）反應機理研究結果顯示Lewis-basic配體能夠起到活化CO2分子的作用，隨后CO2與配體結合生成加合物，并還原為CO。這種新型金屬-配體協同作用有助于設計小分子活化的催化劑。Huihong Yuan, Akash Krishna, Zhihe Wei, Yanhui Su, Jinzhou Chen, Wei Hua, Zhangyi Zheng, Daqi Song, Qiaoqiao Mu, Weiyi Pan, Long Xiao, Jin Yan, Guanna Li, Wenjun Yang*, Zhao Deng, and Yang Peng*, Ligand-Bound CO2 as a Nonclassical Route toward Efficient Photocatalytic CO2 Reduction with a Ni N-Confused Porphyrin, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c14717https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c147177.Adv Mater：高熵MOF納米片光催化制氫MOF具有吸引人的物理化學性質，因此是具有前景的光催化制氫催化材料。通過理性設計MOF的組成與結構為材料的應用提供豐富的機會。近些年高熵材料在能源和環境領域得到廣泛的發展，但是目前仍沒有高熵MOF材料用于溶液相光催化HER。有鑒于此，中國科學院大連化物所章福祥研究員、王俊慧研究員、大連海事大學宗旭教授等合成一種新穎的p型高熵MOF單晶以及納米片結構，并應用于可見光催化HER。1）高熵MOF的單晶和納米片都比單一金屬構成的MOF表現更高的可見光催化活性，作者認為這種更高活性來自于高熵MOF的不同金屬之間具有更優異的電荷轉移。而且，由于納米片的厚度更薄，而且表面積更大，因此高熵MOF納米片比單晶具有更高的可見光催化制氫性能。 Shengliang Qi, Kaixin Zhu, Ting Xu, Hefeng Zhang, Xiangyang Guo, Junhui Wang, Fuxiang Zhang, Xu Zong, Water‐Stable High‐Entropy Metal‐Organic Framework Nanosheets for Photocatalytic Hydrogen Production, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202403328https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024033288.蘇州大學ACS Nano：通過雙功能蛋白膜定制局部電解質以獲得穩定的鋅陽極迄今為止，人們對穩定金屬鋅陽極給予了相當多的關注，其中副反應和枝晶形成仍然不利于其實際進展。電解質改性或保護層設計被廣泛報道；然而，很少有人探索出一種有效的策略來協同這兩種策略。 近日，蘇州大學孫靖宇教授，Tao Cheng等人采用富含蛋白質的表面化學和三維網絡骨架形態的ESM作為雙功能修飾劑，實現了穩定的鋅陽極。1）得益于β-Sheet結構賦予的豐富的分子間氫鍵，原始的ESM通過與溶劑化的水結合來幫助構建局部的高濃度電解液區域，其中部分水分子被天然陰離子取代形成缺水的溶劑化結構。由于減少了Zn2+?H2O對的數量，因此可以有效地抑制水分解引起的析氫。同時，ESM的表面親鋅性和表面形貌有利于引發鋅的形核和離子通量的均一，從而有助于鋅的均勻沉積。2）經調制的對稱電池在1.0 mA cm?2/1.0 mAh cm?2下工作超過3200 h，在5.0 mA cm?2/5.0 mAh cm?2下工作450h。當與ZnxV2O5(ZnVO)正極配對時，以5.0 A g?1循環2000次，容量保持率為91.1%。Wenyi Guo, et al, Tailoring Localized Electrolyte via a DualFunctional Protein Membrane toward Stable Zn Anodes, ACS Nano, 2024DOI: 10.1021/acsnano.4c02740https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02740
